مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی تجربی تاثیر نانوسیلیکا بر مود دوم چقرمگی شکست بین لایه ای کامپوزیت های تقویت شده با الیاف شیشه

نویسندگان
1 دانشجو/دانشگاه تربیت مدرس
2 استاد دانشگاه تربیت مدرس
3 دستیار پژوهش/دانشگاه تربیت مدرس
چکیده
در این مقاله، تاثیر افزودن نانوذرات سیلیکا بر چقرمگی شکست بین‌لایه‌ای مود دو مورد بررسی تجربی قرار گرفته است. نانو مواد مرکب با زمینه اپوکسی و با 18 لایه الیاف شیشه بافته شده با کسر حجمی الیاف 40 درصد و به روش لایه چینی دستی تولید شده است. نانورزین اپوکسی انتخاب شده از دو بخش، یک دیکلیسیدیل‌اتر بیسفنول نوع آ (DGEBA) با نام تجاری ایپون 828 به‌عنوان پایه اپوکسی و یک پلی‌اکسیپروپیلن دیامین با نام تجاری جف‌امین‌دی 400 به‌عنوان سخت‌کننده، تشکیل شده است. برای بررسی تاثیر نانوذرات بر مود دوم شکست بین لایه‌ای نانوکامپوزیت‌ها، نمونه‌هایی با چهار درصد وزنی مختلف صفر، 5/0، 1 و 3 درصد نانوسیلیکا ساخته شدند. همچنین نمونه‌هایی با 1% وزنی نانوسیلیکا و با درصد حجمی الیاف 55% جهت بررسی تاثیر نسبت حجمی الیاف روی نتایج ساخته شدند. از روش نمونه خمشی با شکاف انتهایی (ENF) برای اندازه‌گیری مقاومت بین‌لایه‌ای نمونه‌ها استفاده گردید. نتایج نشان می‌دهد که به ازای افزودن درصدهای وزنی بالای نانوسیلیکا در نمونه‌های نانوکامپوزیتی تغییر چندانی در چقرمگی شکست بین‌لایه‌ای مود دو ایجاد نمی‌شود. این در حالی است که به‌ازای افزودن 5/0 درصد نانوسیلیکا در ماتریس نمونه‌ها، چقرمگی شکست بین‌لایه‌ای تا 36% نسبت به نمونه‌های کامپوزیتی خالص بهبود می‌یابد. همچنین با توجه به نتایج به ازای کاهش نسبت حجمی الیاف چقرمگی شکست نمونه‌ها بیشتر می‌شود.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

An experimental investigation on mode-II interlaminar fracture toughness of nanosilica modified glass/epoxy fiber-reinforced laminates

نویسندگان English

Hossein Movahhedi Aleni 1
Gholam Hossein Lighat 2
Mohammad hossein Pol 3
Ali Afrouzian 1
چکیده English

In this research, effect of adding silica nano-particles on the mode II interlaminar fracture toughness of epoxy matrix composites reinforced with glass fibers was experimentally studied. Hand lay-up method has been used to manufacture nanocomposites with18 layers of 2D woven glass fibers with 40% fiber volume fraction. The nano-epoxy resin system is made of diglycidyl ether of bisphenol A (epon 828) resin with jeffamine D400 as the curing agent. Nanosilica particles are dispersed with 0, 0.5, 1 and 3 wt.% (of epoxy resin) to study the effect of nanosilica content on fracture toughness. Also a series of nanocomposites with 1 wt.% nanosilica content and contained 55 vol.% glass fibers were fabricated to investigate the effect of fiber volume fraction on results. End notch flexure (ENF) test was adopted for the measurement of mode II interlaminar fracture toughness. The results show that high loading of nanosilica has no significant effect on the interlaminar fracture toughness of nanocomposites while the addition of 0.5 wt% nanosilica enhanced the interlaminar fracture toughness about 36% compared to the neat composites. Decreasing fiber volume fraction improved interlaminar fracture energy.

کلیدواژه‌ها English

Delamination
Interlaminar fracture
Fracture toughness
Nano-silica